Per ottimizzare i risultati del processo di verifica degli impianti in fase di progettazione e costruzione è fondamentale il rapporto di collaborazione con tutti gli specialisti coinvolti.
Il valore aggiunto derivante dall’utilizzo del commissioning (comunemente indicato con l’abbreviazione Cx) è ormai ampiamente confermato dai risultati in termini di ritorno dell’investimento per i committenti grazie alla più elevata qualità del progetto e alla riduzione di tempi e costi di costruzione degli impianti. La sua affermazione è da attribuire anche e soprattutto all’affermazione dei protocolli LEED e BREEM per la certificazione di sostenibilità, dei quali il commissioning costituisce uno dei pilastri. Con la crescente diffusione del Cx è aumentato anche il numero di società e specialisti qualificati in grado di svolgerlo, indicati come CxP (Commissioning Provider) o CxA (Commissioning Authority).
L’evoluzione avvenuta negli ultimi anni ha portato al riconoscimento di quanto questo processo sia utile per tutte le tipologie di progetti e di edifici. Tuttavia, è necessario affrontare e risolvere alcune problematiche per migliorare questo servizio che deve essere svolto in stretta collaborazione e in totale coordinamento con le diverse parti coinvolte nelle fasi di progettazione, costruzione e gestione.
È importante ricordare che questo processo ha lo scopo di agevolare e supportare l’installatore nel completamento del progetto, garantendo che esso sia in grado di soddisfare i requisiti del committente. La CxA non deve tuttavia prevaricare o assumere i ruoli del progettista o dell’impresa installatrice, ma deve collaborare con loro per risolvere tutte le problematiche di ordine tecnico. In particolare, un beneficio rilevante può derivare dall’attività eseguita dagli specialisti incaricati delle operazioni di verifica, taratura e bilanciamento (TAB) e dalle informazioni fornite dai sistemi BMS.
I riferimenti normativi a livello internazionale sono gli standard ANSI/ASHRAE/IES 202-2024, The Commissioning Process Requirements for New Buildings and New Systems, and ANSI/ASHRAE 230-2022, The Commissioning Process Requirements for Existing Buildings and Systems, rispettivamente per gli edifici di nuova costruzione e per quelli esistenti. Per il TAB il riferimento è invece lo standard ASHRAE 111-2024, Measurement, Testing, Adjusting, and Balancing of Building HVAC Systems, che è stato aggiornato con una nuova Sezione 12, “Commissioning for test and balancing”.
L’importanza del BMS
Il ruolo svolto dai sistemi BMS risulta fondamentale ai fini del Cx in quanto la gamma di apparecchiature e sistemi da sottoporre a verifica solitamente risulta molto ampia e complessa. Il valore aggiunto fornito da sistemi BMS connessi online e visualizzabili anche da remoto consente di eseguire l’attività in modo molto più efficace ed efficiente. I sistemi di regolazione automatica basati su regolatori DDC a controllo digitale diretto, liberamente programmabili tramite software, si sono evoluti negli ultimi decenni in sistemi di automazione dotati di sofisticate interfacce grafiche utente (Graphic User Interface, GUI) che consentono di monitorare e controllare gli impianti (figura 1).
Generalmente queste interfacce comprendono sinottici di impianto, come ad esempio gli schemi funzionali delle diverse apparecchiature con indicazione di temperature, portate e stati di funzionamento in tempo reale (figura 2), piante planimetriche con la posizione e lo stato dei vari dispositivi (figura 3) e cruscotti (Dashboard) con la visualizzazione degli indicatori chiave di prestazione (KPI) relativi a consumi ed efficienza energetica (figura 4).
Quando il fornitore del sistema BMS configura l’interfaccia grafica è essenziale che includa tutti i punti di regolazione a livello sia hardware (punti fisici sul campo come sensori e attuatori) sia software, che siano disponibili e rilevanti per il monitoraggio da parte del facility manager. Sebbene questa pratica di mostrare tutti i punti di regolazione sulle pagine grafiche sia talvolta oggetto di critiche, in quanto può rendere la pagina molto affollata o farla apparire eccessivamente complicata, essa risulta molto utile per la CxA che deve in ogni caso assicurarsi la comunicazione e la lettura di tutti i punti.
Una volta confermato e documentato che tutti i punti di regolazione sono regolarmente funzionanti durante i periodi di occupazione e non occupazione, di giorno e di notte e nelle diverse condizioni ambientali, le pagine grafiche possono essere messe a punto per soddisfare eventuali richieste d’intervento. Esaminando la programmazione e la grafica del sistema BMS, la CxA può visualizzare in anteprima il funzionamento dell’impianto e individuare problemi o malfunzionamenti evidenti. Il riquadro accanto mostra un elenco delle problematiche che comunemente vengono riscontrate.
Le interfacce grafiche sono utili anche durante il processo di formazione del committente poiché offrono rappresentazioni dinamiche e in tempo reale che consentono agli operatori di comprendere come funzionano tutti gli impianti e di ridurre i tempi degli interventi di assistenza per la riparazione di componenti ola risoluzione di anomalie sul campo. Inoltre, la visualizzazione delle pagine grafiche con accesso remoto tramite VPN (Virtual Private Network) rappresenta uno strumento prezioso per la CxA per determinare il livello di completezza e di funzionalità degli impianti e quindi che questi siano effettivamente pronti per l’esecuzione dei test da effettuare in loco.
- Punti di regolazione mancanti o con letture errate
- Mancato raggiungimento dei set point per i circuiti di regolazione
- Problemi di comunicazione o mancata comunicazione delle variabili di rete
- Punti di regolazione non comunicanti oppure offline
- Inverter o ventilatori non funzionanti
- Interruttori di stato e sensori con letture errate
- Misuratori di portata aria e acqua non funzionanti
- Interblocchi non funzionanti
- Programmazione oraria non impostata
- Set point ambiente non programmati secondo il progetto o le preferenze del committente
- Sequenze operative di ventilazione non funzionanti
- Mancato raggiungimento delle portate di aria esterna di progetto negli orari di occupazione
- Serrande, valvole e ventilatori non in posizione normale quando spenti
- Apparecchiature principali mancanti o non correttamente rappresentate sulle pagine grafiche
Gli aspetti da migliorare
Il processo di commissioning si sta avvicinando alla perfezione in termini di procedure e processi, tuttavia persistono alcune cattive pratiche che devono essere identificate, limitate o eliminate del tutto. In primo luogo, le imprese installatrici dovrebbero prestare maggiore attenzione ai loro subfornitori quando questi dichiarano di essere pronti per l’inizio delle attività di commissioning e TAB.
Bisogna sempre verificare queste dichiarazioni in quanto spesso non sono veritiere e comportano viaggi inutili e dannosi che possono causare frustrazione e perdita di tempo, denaro e fiducia. Gli specialisti TAB dovrebbero guidare il processo di completamento dell’impianto verificando che tutte le apparecchiature e i sistemi siano installati e funzionino entro una percentuale di deviazione ragionevole rispetto ai parametri di progetto, solitamente fissata su un valore non superiore a ±10%.
È importante assicurarsi del completamento sostanziale dell’attività di TAB prima dell’inizio dei test funzionali di Cx, dato che ciò garantisce una maggiore efficacia del processo in termini temporali (figura 5).
Sebbene le condizioni reali del cantiere non sempre consentano di rispettare con precisione la programmazione del TAB, questo dovrebbe sempre rimanere l’obiettivo. La verifica della documentazione prodotta dall’impresa installatrice rappresenta il primo punto da affrontare e richiede uno stretto coordinamento tra i diversi soggetti coinvolti. Durante il processo di sottomissione e verifica degli elaborati costruttivi, la CxA deve assicurarsi che siano inclusi tutti i punti del sistema BMS, le logiche di regolazione e le pagine grafiche previste dal progetto. Gli specialisti del BMS devono comprendere bene il progetto al quale deve essere applicato il loro sistema. Se al momento della sottomissione emergono dubbi o vengono rilevate carenze o incongruenze, è necessario esporle in modo chiaro affinché il progettista o l’impresa possano fornire risposte.
Molti installatori, con i relativi subfornitori, utilizzano la CxA per eseguire le attività di verifica, di avviamento e funzionamento delle apparecchiature e per la redazione delle checklist. Questa pratica non è corretta e deve essere assolutamente evitata dato che la responsabilità di svolgere queste attività è in capo all’impresa installatrice che deve coinvolgere i subfornitori delle apparecchiature e dei sistemi più complessi, come ad esempio i gruppi frigoriferi e il sistema BMS, redigendo i rapporti di avviamento e le checklist che devono essere trasmessi alla CxA che provvede alla verifica e all’archiviazione. In questa fase gli specialisti del TAB e del BMS devono informare la CxA di eventuali problematiche riscontrate sull’impianto (figura 6).
Il riquadro in basso mostra un elenco degli errori di installazione solitamente riscontrati in fase di verifica sul campo da parte degli specialisti del TAB e della CxA che invece dovrebbero essere corretti preventivamente dall’impresa installatrice.
- Batterie di scambio termico collegate al contrario
- Misuratori di portata installati in posizioni errate
- Serrande di regolazione o valvole di bilanciamento mancanti
- Filtri per acqua mancati o ostruiti
- Filtri per aria mancanti, di tipo errato, con classe di efficienza errata o sporchi
- Assenza di alimentazione elettrica
- Apparecchiature e dispositivi mancanti, non funzionanti o non approvati
- Canali e diffusori mancanti o installati in modo errato
- Valvole di regolazione installate non correttamente o collegate al contrario rispetto al flusso
- Parametri non impostati correttamente
- Portata d’aria e d’acqua insufficiente
- Malfunzionamenti di serrande tagliafuoco e tagliafumo
- Raffreddamento, riscaldamento, umidificazione o deumidificazione insufficienti
- Apparecchiature e sistemi installati non conformi al progetto o non funzionanti secondo le specifiche
- Problematiche di installazione e programmazione del sistema BMS
Le specifiche di progetto
I progettisti hanno la responsabilità di sviluppare una documentazione completa e coordinata relativa alle diverse discipline, con schemi e logiche di regolazione sviluppati ad hoc. Molti progetti contengono invece elaborati standardizzati che, non appena iniziano le verifiche e i test funzionali di TAB o Cx, si rivelano carenti, troppo generici, ambigui e non pertinenti alle esigenze del progetto.
Il fornitore del sistema BMS deve descrivere, nei documenti sottomessi per approvazione, le sequenze operative con cui gli specifici sistemi e software realizzano l’obiettivo del progetto. Se sono previste integrazioni di terze parti o sistemi di regolazione forniti con le apparecchiature, la documentazione BMS dovrebbe documentarlo al momento della sottomissione. Risulta anche particolarmente importante che le funzioni dell’impianto HVAC finalizzate alla sicurezza, come ad esempio l’arresto in caso di incendio, siano indicate in modo dettagliato nelle sequenze operative sia nei disegni meccanici che in quelli elettrici. Spesso, i cablaggi o l’installazione non vengono eseguiti correttamente a causa di uno scarso coordinamento tra impianti meccanici ed elettrici e di dettagli e indicazioni inadeguati nei documenti di progetto.
Gli elaborati devono anche consentire la manutenzione e il funzionamento ottimale di apparecchiature e impianti, non solo prevedendo spazi adeguati e accessibilità per gli interventi, ma anche prescrivendo la fornitura dei manuali di uso, manutenzione e riparazione, degli elenchi delle parti di ricambio, degli eventuali aggiornamenti o revisioni del software per usi futuri e l’etichettatura di circuiti e apparecchiature.
Per consentire l’esecuzione di un’efficace attività di Cx, le specifiche tecniche sviluppate dal progettista per la gara d’appalto devono anche prevedere una serie di oneri a carico dell’impresa installatrice. In primo luogo, è necessario prescrivere la compilazione delle check list e dei rapporti di avviamento degli impianti e per il sistema BMS da presentare prima dell’inizio di qualsiasi attività di TAB o Cx.
Prima del completamento sostanziale deve essere fornito alla CxA anche l’accesso da remoto tramite VPN alle pagine grafiche online del sistema BMS (figura 7).
Inoltre, l’impresa deve assicurare il supporto di tecnici qualificati per dimostrare in loco alla CxA il funzionamento delle apparecchiature e le logiche di regolazione, con la capacità di effettuare interventi di riparazione, regolazione o programmazione durante i test di Cx (figura 8).
Le specifiche devono anche prevedere un meccanismo di compensazione e rimborso che consenta di addebitare all’impresa i costi aggiuntivi sostenuti dalla CxA per le attività richieste da impianti meccanici e sistemi BMS che non sono ancora pronti o completati, sono in forte ritardo o non superano i test prestazionali richiesti dai documenti contrattuali a causa di un’errata installazione o configurazione. In tal caso, l’appaltatore deve anche provvedere tempestivamente e senza alcun costo per il committente ad eseguire gli interventi richiesti da apparecchiature o sistemi difettosi, che verranno sottoposti a nuovi test fino all’esito positivo. Ogni ulteriore test richiesto non può essere considerato un motivo giustificato per richiedere una proroga dei termini di consegna da parte dell’appaltatore.
I costi variano considerevolmente in base alle dimensioni del progetto, alla tipologia e destinazione d’uso dell’edificio e alla quantità di apparecchiature che necessitano di ispezioni, verifiche e prove funzionali. Per un confronto dei costi tra più offerte è necessario che il committente definisca in modo chiaro gli obiettivi, i risultati attesi e i sistemi da sottoporre al Cx.
Come avviene per le tariffe relative alla progettazione e alla direzione lavori, la stima di massima del costo del Cx può essere sviluppata come percentuale rispetto al costo totale delle opere oppure in rapporto alla superficie dell’edificio in base ai dati statistici provenienti da fonti affidabili. Dati sulle percentuali di costo sono contenuti nell’ASHRAE Handbook – HVAC Applications del 2023 con riferimento a edifici di nuova costruzione e con valori distinti per il Cx in fase di progettazione.
I costi relativi alla fase di progettazione preliminare includono la partecipazione alle riunioni, lo sviluppo del documento OPR (Owner Project Requirements), con la descrizione dei requisiti del committente, e la verifica del progetto di massima con il team di progettazione e i rappresentanti del committente. Questa parte dell’incarico può variare dall’8 al 12% dell’importo del contratto del Cx.
I costi per la fase di progettazione esecutiva includono invece l’attività di revisione della documentazione di progetto e il coordinamento con il progettista, e possono variare dal 15 al 20%. Complessivamente la fase di progettazione vale quindi circa il 30% dell’importo totale dell’incarico. Il restante 70% è dovuto a visite e sopralluoghi in loco, al rilievo delle problematiche e delle relative soluzioni, alle spese di viaggi e alloggio, e ai test funzionali. Il costo del Cx per la verifica completa dell’impianto HVAC e del sistema di regolazione viene valutato dallo 0,2 allo 0,6% del costo di costruzione dell’impianto per la fase preliminare e dallo 0,2 allo 0,9% per la progettazione esecutiva.
Il costo totale del Cx comprensivo anche della verifica parziale degli impianti elettrici (illuminazione e alimentazione di emergenza), degli impianti idrosanitari e dell’involucro, inclusa anche l’attività aggiuntiva a carico dei progettisti, varia dallo 0,2 allo 0,9% del costo totale di costruzione di un tipico edificio per uffici. Questa stima presuppone due revisioni di progetto di livello moderato. Il costo per edifici più complessi con ambiti di revisione progettuale più ampi può essere molto più elevato. Per la fase di costruzione e gestione l’ambito di competenza include in primo luogo la verifica congiunta della richiesta di offerta alle imprese, il controllo delle offerte, la raccomandazione per la scelta dell’appaltatore e la negoziazione del contratto per garantire che il Cx rientri nell’ambito contrattuale e sia conforme al documento OPR.
Durante la fase di costruzione, la CxA deve esaminare il progetto costruttivo sviluppato dall’impresa e verificare e documentare che gli impianti siano stati avviati, che risultino correttamente tarati e che funzionino come da progetto, fornendo periodicamente al committente rapporti sullo stato di avanzamento dei lavori. Inoltre, deve documentare la formazione del personale operativo, esaminare i manuali di funzionamento e manutenzione, raccogliere i disegni as-built e preparare e presentare al committente il rapporto finale di collaudo.
I costi per il Cx di impianti HVAC e sistema di regolazione valgono dal 2 al 3% dell’importo degli impianti meccanici, mentre quelli per gli impianti elettrici sono compresi tra 1 e 2% del relativo importo. Se rapportati al costo totale di costruzione, il costo del Cx per impianti HVAC, sistemi di regolazione ed impianti elettrici vale dallo 0,5 all’1,5%. I valori inferiori di queste forchette si si riferiscono esclusivamente alla CxA, ai quali bisogna aggiungere i costi per l’impresa, i progettisti e il personale del committente. I costi per l’installatore meccanico che partecipa alle riunioni, documenta le checklist di costruzione e assiste ai test ammontano a circa il 10-20% dei costi della CxA.
Per quanto riguarda invece i costi del Cx parametrati sulla superficie dell’edificio, secondo uno studio condotto nel 2018 dal Lawrence Berkeley National Lab (LBNL) e dalla Building Commissioning Association (BCx), il costo medio risulta di 8,83 $/m² per i nuovi edifici e di 2,69 $/m² per gli edifici esistenti. Numerose ricerche sono state condotte anche per ricavare i valori relativi al rapporto costi/benefici del commissioning. Lo studio sopra menzionato ha rilevato un risparmio energetico medio del 6% e un periodo di ammortamento del costo del Cx di soli 2,2 anni. Un importante fattore che può incidere sul costo del commissioning in fase di costruzione è costituito dalle capacità professionali dell’installatore. Gli specialisti di Cx con una certa esperienza solitamente sanno quali installatori comportano costi più o meno elevati per lo svolgimento del processo sulla base della quantità di problematiche che è stato necessario affrontare e del tempo necessario per risolverli. Nel caso in cui si debba collaborare con un installatore che necessita di maggiore attenzione e di interventi aggiuntivi e ripetuti il costo per eseguire il processo risulta ovviamente più elevato.
L’integrazione nel BMS
Una verifica fondamentale riguarda l’integrazione di apparecchiature di terze parti (ad esempio chiller, UTA, sistemi di produzione ACS). La CxA deve verificare che essi funzionino e operino correttamente in modo autonomo secondo le specifiche di progetto prima di implementare la loro integrazione nel sistema BMS e nelle relative pagine grafiche. Il progetto deve specificare un protocollo di integrazione che fornisca indicazioni su come la CxA debba eseguire le prove per assicurarsi che siano compatibili con i sistemi BMS.Questa buona prassi evita di attribuire la colpa al BMS in caso di integrazioni di terze parti che non funzionano correttamente.
Un altro importante aspetto consiste nel decidere chi debba essere responsabile dell’applicazione delle logiche di regolazione in caso di impiego di apparecchiature già dotate di controllori integrati, preinstallati e programmati in fabbrica. Ciò può riguardare le principali apparecchiature HVAC, come chiller, caldaie, unità di trattamento aria, ventilconvettori, pompe e ventilatori.
Purtroppo, in molti casi i controllori integrati e la loro programmazione non rispettano la logica di regolazione prevista a progetto e non consentono di modificare le sequenze programmate internamente senza complesse autorizzazioni da parte del produttore. Quando lo specialista Cx scopre l’anomalia, spesso è troppo tardi nel programma lavori per apportare modifiche drastiche. Ciò può causare un sensibile aggravio degli oneri finanziari e operativi per il committente che deve incaricare sia il produttore delle apparecchiature che il fornitore del sistema BMS per definire le responsabilità e risolvere le problematiche. Inoltre, raddoppiano i costi per software e hardware, per i contratti di assistenza e per formare il personale su due sistemi.
In ogni caso, il fornitore di apparecchiature dotate di sistemi di controllo integrati deve essere ritenuto responsabile del rispetto dei requisiti del sistema BMS previsto dalle specifiche di progetto. Questo aspetto deve essere rilevato in fase di sottomissione della documentazione e deve essere tenuto in considerazione dalla CxA durante i test di prestazione funzionale, documentando le eventuali anomalie e le relative soluzioni.
Infine, è necessario garantire ai fornitori dei sistemi BMS e delle apparecchiature il medesimo trattamento dal punto vista economico. In genere, il pagamento dei fornitori di apparecchiature viene effettuato nelle prime fasi del processo di costruzione. Di conseguenza, essi non hanno alcun incentivo economico a collaborare nel caso in cui, al termine dei lavori, si verifichino problematiche con i sistemi di regolazione integrati nelle loro apparecchiature. In questi casi è quindi consigliabile prevedere una trattenuta percentuale sul pagamento del fornitore di queste apparecchiature.
Conclusioni
Il commissioning può avere successo soltanto quando tutti gli attori coinvolti nel processo collaborano e svolgono in modo professionale la propria attività. I progettisti devono sviluppare elaborati grafici, specifiche tecniche e sequenze operative ad hoc per il progetto in questione, gli specialisti TAB devono comunicare alla CxA le problematiche rilevate durante i test, mentre il fornitore del BMS deve adattare il proprio sistema al progetto specifico e segnalare eventuali criticità al momento della sottomissione della documentazione.
Dal canto suo, prima dell’avvio delle attività di TAB e Cx l’installatore deve garantire che l’impianto sia stato effettivamente completato e pronto per essere avviato. Se eseguito da specialisti qualificati ed esperti, il commissioning, ha ormai dimostrato la sua efficacia nel migliorare la qualità del processo di progettazione e costruzione, e per questo motivo è sempre più richiesto dai committenti. Ciò non esclude, tuttavia, che, come in qualsiasi professione, ci siano ancora problematiche da affrontare, lezioni da imparare e best practice da implementare.
